中國(guó)科學(xué)家制備出可控手性石墨烯卷新技術(shù)推動(dòng)自旋電子學(xué)發(fā)展

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2025-02-26 06:24:06 新華網(wǎng)

我國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種名為“石蠟輔助浸入法”的新技術(shù)，成功讓二維材料卷曲起來(lái),，制備出具有可控手性的石墨烯卷,，為未來(lái)量子計(jì)算和自旋電子器件的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),。這項(xiàng)研究成果由天津大學(xué)教授胡文平,、雷圣賓,、李奇峰和副教授沈永濤帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成,，并發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《自然·材料》上,。

中國(guó)科學(xué)家制備出可控手性石墨烯卷

手性是指物體與其鏡像不能完全重合的特性，類似于人的左右手,。在材料科學(xué)領(lǐng)域,，手性材料的開(kāi)發(fā)對(duì)于推動(dòng)光學(xué)器件、自旋電子學(xué)和量子計(jì)算等前沿技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要,。石墨烯作為一種經(jīng)典的二維材料,，具有高電導(dǎo)率、高強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性,，但本身無(wú)手性,。科學(xué)家們嘗試通過(guò)卷曲等方式將手性引入石墨烯和其他二維材料中,，以探索其潛在的新特性和應(yīng)用,。目前，能夠?qū)崿F(xiàn)自旋電子學(xué)功能的手性二維材料非常有限,，且缺乏普適的制備方法,。

天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一難題開(kāi)發(fā)了“石蠟輔助浸入法”，能夠以可控的角度卷曲石墨烯,，從而制備出具有特定手性的石墨烯卷,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備出的左旋和右旋石墨烯卷表現(xiàn)出顯著的光學(xué)活性和優(yōu)異的自旋選擇性效應(yīng),。通過(guò)精確控制手性角度,，研究人員實(shí)現(xiàn)了手性誘導(dǎo)的自旋選擇性調(diào)控,，這一特性使石墨烯卷在自旋電子學(xué)領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用潛力。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn),，電子主要沿著石墨烯卷的一側(cè)移動(dòng),，從而產(chǎn)生優(yōu)先自旋極化。這種手性誘導(dǎo)的自旋選擇性效應(yīng)為開(kāi)發(fā)高效的自旋濾波器和自旋電子器件提供了新的可能性,。這項(xiàng)研究成果不僅為非手性二維材料的手性調(diào)控提供了一種通用方法，還為探索量子行為和開(kāi)發(fā)室溫自旋電子技術(shù)開(kāi)辟了新的方向,。未來(lái),，這項(xiàng)技術(shù)有望在自旋電子器件、量子計(jì)算,、光學(xué)器件,、材料科學(xué)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)超越傳統(tǒng)碳材料的獨(dú)特功能，為自旋電子學(xué)和量子技術(shù)的發(fā)展注入新活力,。

(責(zé)任編輯：于浩淙 zx0176)

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中國(guó)科學(xué)家制備出可控手性石墨烯卷 新技術(shù)推動(dòng)自旋電子學(xué)發(fā)展

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